Nápady a objevy

3. listopadu 2017

Na CEITEC VUT vyvíjejí neprůstřelnou keramiku. Uplatnění najde v armádě

Vizualizace keramických materiálů vyvíjených na CEITEC VUT | Autor: archiv CEITEC VUT
Na lehčích a bezpečnějších ochranných vestách pro vojáky pracuje tým Davida Salamona z CEITEC VUT. Šestičlenný tým se zaměřuje na pokročilé keramické materiály, které jsou díky své hustotě mnohem lehčí než dosud využívaná ocel. Navíc umí efektivněji pohltit dopadovou energii projektilu. Výzkumníci nyní experimentují s netradičními pancíři z takzvaných hybridních kompozitů a mají v plánu některé postupy patentovat. Zároveň připouští, že hranice mezi informacemi, které mohou zveřejnit, a těmi, které si musí ponechat pro sebe, je v případě materiálů používaných pro bezpečnostní účely mnohdy velmi tenká.

Výzkumníci Martin Kachlík a Jakub Roleček se už čtyři roky podílejí na projektu Technologické agentury ČR, v rámci kterého své znalosti pokročilých keramických materiálů uplatňují při vývoji balistických ochranných vest pro vojáky. „Úkolem je vytvořit neprůstřelné vesty, které by měly primárně sloužit vojákům. Jsou proto testovány na nejvyšší stupeň personální ochrany. Na trhu už řešení z keramiky samozřejmě dostupná jsou. My se ale snažíme najít takové, které bude lehčí a přitom bude poskytovat stejnou nebo vyšší ochranu. Použitý materiál musí být kvalitnější, tvrdší a nabízet dostatečnou ochranu i při více zásazích blízko sebe,“ popsal Martin Kachlík, který se zaměřuje na vývoj a výzkum keramických materiálů.

Odolnost je testována pomocí nejsilnějších projektilů | Autor: archiv CEITEC VUT
Na rozdíl od dříve používaných ocelových plátů vyplňují výzkumníci vnitřek vest keramickými hexagony. „Spodní vrstvu tvoří kevlarová tkanina, na kterou následně skládáme keramické dílce. Keramický díl je při dopadu projektilu drcen, čímž pohlcuje jeho kinetickou energii. Díky rozdělení na více menších částí poskytuje takové řešení větší ochranu při takzvaném multihitu, kdy dopadne více střel blízko sebe,“ objasnil Jakub Roleček. Některé pancíře jsou také tvarované tak, aby projektil odklonily. „Moderní projektily si můžeme představit jako šipku, která má projít přímo všemi vrstvami ochrany. Pokud není keramický díl plochý, ale jeho čelní strana připomíná spíše výřez z kulového vrchlíku, dochází k odklonění projektilu při dopadu. Následně je pak snadněji zachycen vrstvami kevlaru. Výsledný průnik střely je tak daleko menší,“ vysvětlil Kachlík.

Tým z CEITEC VUT zkouší různé kombinace materiálů i tvarů | Autor: archiv CEITEC VUT
Výzkumníci nyní experimentují i s propojením organické a anorganické složky a vytváří takzvané hybridní kompozity. „Jeden z materiálů, které testujeme, vznikl řízeným mražením keramického odlitku. Při mražení keramické suspenze dochází k oddělení keramiky a ledu. Led následně odstraníme pomocí sublimace ve vakuu a materiál necháme slinout. Do prostoru, kde byl led, je naimpregnován polymer, například epoxid nebo polyuretan. Kombinacemi hybridních kompozitů se snažíme spojit nejlepší vlastnosti jak organických, tak anorganických materiálů,“ objasnil Roleček, který má v týmu na starosti právě hybridní materiály a odlévanou hutnou keramiku. Další kombinací, kterou by chtěli výzkumníci otestovat, je pak kombinace keramiky s kovem. Takový materiál si totiž, na rozdíl od polymerů, dlouhodobě zachovává stejné vlastnosti. Je však velmi obtížné jej vyrobit. „Materiály, které by byly pro daný účel nejvhodnější, spolu totiž reagují jako voda s olejem. Odpuzují se a chtějí spolu být v co nejmenším kontaktu,“ objasnil Kachlík.

Budoucnost vidí výzkumníci především v takzvaných hybridních kompozitech | Autor: archiv CEITEC VUT


Práci týmu znesnadňuje i to, že ostatní výzkumy ve stejné oblasti nejsou příliš sdílné. Jednak kvůli konkurenceschopnosti řešení. Hlavně ale kvůli bezpečnostním rizikům při uveřejňování přesných postupů výroby. „Hodně věcí už je patentovaných, takže člověk mnohdy naráží i na to. My se snažíme vybalancovat zachování know-how, což jsou obvykle postupy nebo samotná konstrukce, a možnost naše poznatky publikovat. Obvykle je právě know-how natolik důležité, že bez něj lze jen velmi obtížně experiment zopakovat a docílit stejně kvalitního výsledku,“ podotkl Martin Kachlík.

Ze šesti let projektu má za sebou tým čtyři roky zkoumání a vývoje. „Nyní už máme věci, které by stály za patent nebo jinou formu právní ochrany. Řešíme tedy, co a jak ochránit,“ dodal Roleček. Výsledné materiály pak nabídnou českým firmám vyrábějícím ochranné prostředky pro armádu a policii.

(zep)

TémataCEITEC VUT Keramika materiály Armáda